石油天然氣長輸管道工程建設(shè)技術(shù)探討

李洋

摘 要：隨著石油天然氣長輸管道行業(yè)的快速發(fā)展和建設(shè)，使得長輸管道相關(guān)的企業(yè)也已經(jīng)積累了大量的管道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。我國長輸天然氣管道項(xiàng)目建設(shè)的規(guī)模雖然越來越大，但長輸天然氣管道項(xiàng)目的設(shè)計施工數(shù)量也越來越多，在其建設(shè)的過程中任何一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)安全問題，仍有可能會直接造成長輸管道項(xiàng)目工程設(shè)計中的風(fēng)險安全事件或其他安全事故的再次發(fā)生?；诖耍疚闹饕唵畏治鑫覈吞烊粴忾L輸管道工程建設(shè)的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：石油;天然氣;長輸管道;工程建設(shè)技術(shù)

石油天然氣長輸管道工程建設(shè)在設(shè)計、施工等過程常出現(xiàn)各種問題，易導(dǎo)致質(zhì)量低下，且安全性得不到保障。由于石油天然氣長輸管道建設(shè)較為復(fù)雜，在設(shè)計過程中與線路專業(yè)、信息專業(yè)、穿跨越專業(yè)等多種專業(yè)有關(guān)，合理應(yīng)用各技術(shù)并且促進(jìn)各部門的合作，才能順利完成項(xiàng)目設(shè)計?？萍技夹g(shù)的快速發(fā)展，使得CORS技術(shù)、SMAW+FCAW聯(lián)焊、一鍵啟停站技術(shù)等開始應(yīng)用到長輸管道工程建設(shè)中來，在長輸管道等測繪工程領(lǐng)域中可快速、高效地獲取高精度、低誤差的定位和數(shù)據(jù)[1]。

1 石油天然氣長輸管道工程建設(shè)現(xiàn)狀

目前我國石油天然氣長輸管道的設(shè)計經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)積累，成功建立和應(yīng)用了勘察--設(shè)計--施工同時進(jìn)行的設(shè)計質(zhì)量管理體系。目前我國長輸管道建設(shè)管理的現(xiàn)行模式就是矩陣模式，實(shí)行項(xiàng)目責(zé)任制，并嚴(yán)格控制工程項(xiàng)目的費(fèi)用、進(jìn)度、質(zhì)量等。矩陣項(xiàng)目組織具有很多優(yōu)點(diǎn)，無可厚非，但是其依然出現(xiàn)很多問題，亟待解決，尤其是關(guān)于長輸管道工程建設(shè)中設(shè)計管理質(zhì)量方面。工程設(shè)計中存在的質(zhì)量問題可劃分為工程設(shè)計前出現(xiàn)的問題、工程設(shè)計中出現(xiàn)的質(zhì)量問題兩大類，工程設(shè)計中出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要是指在進(jìn)行工程設(shè)計的過程中往往疏忽了對質(zhì)量的管理，如長輸管道的設(shè)計不合理等，因此工程設(shè)計應(yīng)主動地分析出長輸管道設(shè)計中可能存在的問題，并加強(qiáng)管道設(shè)計質(zhì)量。

2 石油天然氣長輸管道工程建設(shè)技術(shù)分析

2.1 基于GIS技術(shù)的測繪數(shù)據(jù)庫建設(shè)

2.1.1 數(shù)據(jù)無縫集成

我國管道數(shù)據(jù)類型復(fù)雜多樣，傳統(tǒng)的管道數(shù)據(jù)多為CAD格式，無法滿足現(xiàn)代社會下對于數(shù)據(jù)集成工作的高要求，因此近年來出現(xiàn)了衛(wèi)星遙感等更多的測繪手段[2]。如，CORS管道測量方法，它能生成大量的GIS管道數(shù)據(jù)，需要建立統(tǒng)一的地理信息數(shù)據(jù)庫。目前管道測繪基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括CAD數(shù)據(jù)、失量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)三大類型。管道測量工程數(shù)據(jù)則以表格數(shù)據(jù)、紙質(zhì)掃描件數(shù)據(jù)、其他元數(shù)據(jù)類型最為常見。為實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的無縫集成，需在應(yīng)用統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)模型，各類數(shù)據(jù)可自由顯示控制，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫之間的導(dǎo)入、導(dǎo)出、整合等工作。

2.1.2 管道測繪地理信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫的搭建方式包括CS和BS兩種方式，我國網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施已完成了全面的改善，常采用BS結(jié)構(gòu)搭建分布式管理數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了各類數(shù)據(jù)的入庫。同時可搭建一個數(shù)據(jù)處理中心，該數(shù)據(jù)處理中心是一臺專用于存儲各類數(shù)據(jù)的服務(wù)器，能夠記錄各數(shù)據(jù)的類型和實(shí)際存儲位置，并能進(jìn)行專門的管理與維護(hù)。

2.2 基于CORS的管道測量技術(shù)

2.2.1 CORS網(wǎng)布設(shè)

連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)站的建立將滿足數(shù)量的連續(xù)運(yùn)行，基站均勻布設(shè)則能夠覆蓋所有的測區(qū)。但在布設(shè)CORS網(wǎng)時應(yīng)嚴(yán)格遵守國家規(guī)范及要求，對基站的選址統(tǒng)一部署，確保各點(diǎn)位具有穩(wěn)定的觀測條件，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量?；鶞?zhǔn)站數(shù)據(jù)穩(wěn)定并且精度較高，因此可加多GNSS監(jiān)測點(diǎn)的建設(shè)，以進(jìn)一步提高CORS網(wǎng)的精度[3]。建立好后的CORS網(wǎng)應(yīng)涵蓋以下服務(wù)：①位置服務(wù)，包括實(shí)時、快速、事后三種類型;②衛(wèi)星軌道服務(wù)，提供實(shí)時、精準(zhǔn)的衛(wèi)星軌道參數(shù);③時間服務(wù)，可滿足10納秒級精度的時間服務(wù);④源數(shù)據(jù)服務(wù)，與衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)相關(guān)，由基準(zhǔn)站監(jiān)測提供基準(zhǔn)站氣象數(shù)據(jù)。

2.2.2 圖根控制測量及管道中線測量

管道測量時數(shù)量多、范圍大、視角廣闊，因此可直接利用GPS-RTK流動站接收CORS信息，從而實(shí)施對圖根控制測量中大部分通視良好的平面區(qū)域的測量設(shè)計[4]。而針對不適合手持RTK進(jìn)行觀測的較為復(fù)雜的區(qū)域，則科采用全站儀三聯(lián)腳架法聯(lián)合光電測距三角高程導(dǎo)線的方法進(jìn)行加密圖根控制測量。使用全站儀三聯(lián)腳架法測量時，圖根導(dǎo)線可以將由CORS網(wǎng)收集的首級控制點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù);使用三角高程測量時，垂直角采用中絲法測回。管道中線的測量常采用傳統(tǒng)中線測量法，但其放樣誤差不均、受限于測站頻繁，為彌補(bǔ)這一不足，近年來開始使用基于CORS的BTK放樣法測量管道中線，BTK放樣法時手持GNSS接受機(jī)即可獨(dú)立完成管線中樁的測設(shè)，只需要連續(xù)運(yùn)行CORS系統(tǒng)為其提供精準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)即可進(jìn)程測量。

2.3 長輸管道焊接技術(shù)

長輸管道現(xiàn)當(dāng)下常采用SMAW+FCAW聯(lián)焊方法進(jìn)行焊接，焊條電弧焊以下向焊技術(shù)最為常見，適合大機(jī)組流水作業(yè)，在操作過程中具有快速、熱輸入小且合格率高的優(yōu)勢[5]。此外，自保護(hù)藥芯焊絲半自動焊工藝近年來也得到廣泛應(yīng)用，是目前管道施工中一種重要的下向填充蓋面的焊接方法，操作靈活并且熔敷效率高。兩者聯(lián)用能夠熔化氣體，保護(hù)電弧焊，從而達(dá)到全位置焊接的目的。

2.4 一鍵啟停站技術(shù)

2.4.1 一鍵啟站

一鍵啟站包括6個部分，其中，狀態(tài)反饋與報警檢測用于自動判斷一鍵啟站所涉及到的設(shè)備狀態(tài)是否正常。自動導(dǎo)通站內(nèi)工藝流程則是在站場工藝流程滿足啟站要求的基礎(chǔ)下自動導(dǎo)通站內(nèi)工藝流程，需要注意的是，壓差大于0.2MPa時應(yīng)先打開進(jìn)/出站旁通閥，當(dāng)壓差低于0.2MPa后將進(jìn)/出站閥打開，將旁通閥關(guān)閉;而壓差小于0.2MPa時則主需要依照管路進(jìn)氣的流程順序打開進(jìn)/出站閥[6]。壓縮空氣系統(tǒng)自啟停用于自動對壓縮空氣管路的壓力情況進(jìn)行檢查，核實(shí)是否正常，若壓力低，自動啟動空壓機(jī)后針對空壓機(jī)與對應(yīng)送風(fēng)機(jī)進(jìn)行連鎖啟停。壓縮機(jī)廠房風(fēng)機(jī)自動分配是以分組對比的形式進(jìn)行，將排風(fēng)機(jī)分為4組，計算每組累計運(yùn)行時間，選取其中1臺時間最短的排風(fēng)機(jī)投用。壓縮機(jī)組一鍵啟動是按照預(yù)選的順序，依次啟動2臺壓縮機(jī)機(jī)組，第1臺機(jī)組達(dá)到最低工作轉(zhuǎn)速后方可啟動第2臺。防喘控制與負(fù)荷分配的自動投用與退出則是單臺壓縮機(jī)機(jī)組以最小控制轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)，啟動到達(dá)此目標(biāo)后經(jīng)過一段延時防喘控制，實(shí)施工作。

2.4.2 一鍵停站

單臺壓縮機(jī)組的停機(jī)模式以正常停機(jī)、保壓停機(jī)、泄壓停機(jī)最為常見，正常停機(jī)、保壓停機(jī)變頻器的停止方式不同，正常停機(jī)先降轉(zhuǎn)速到最低工作轉(zhuǎn)速后才將變頻器停止，保壓停機(jī)則直接將變頻器停下就行，二者的相同點(diǎn)則是在停機(jī)結(jié)束后不泄壓;而泄壓停機(jī)則直接斷開變頻器供電。根據(jù)壓縮機(jī)組的3種停機(jī)模式與站場實(shí)際需求，又可將其分為正常停站、多機(jī)停止、多機(jī)保壓停機(jī)、多機(jī)泄壓停機(jī)、全站ESD5種模式，以上模式的實(shí)施能夠降低功調(diào)度員工作難度，使其將工作重心投入到整體運(yùn)行參數(shù)維護(hù)中，對于提高天然氣管網(wǎng)自控水平來說意義重大。

3 結(jié)束語

CORS技術(shù)的應(yīng)用使得石油天然氣長輸管道工程建設(shè)中測量的覆蓋范圍得以擴(kuò)展，CORS技術(shù)能夠建立大量可供參考的地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。一鍵啟停站控制技術(shù)則為管道無人站建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了無人站、智慧管道的目標(biāo)，為“中國制造2025”國產(chǎn)控制系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了可靠參考。對于提高管道測繪數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性以及保證管道信息安全性來說具有顯著價值，能夠促進(jìn)未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也能夠?yàn)槠髽I(yè)各部門提供豐富的數(shù)據(jù)服務(wù)和支持。

參考文獻(xiàn)：

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